機械制造工藝的可靠性探究

陳 治

（鹽城生物工程高等職業技術學校，江蘇 鹽城224051）

0 引言

現階段我國的機械制造業水平已處于世界領先地位，機械產品的功能越來越多，其結構也日漸復雜。人們對機械產品質量的要求也更加嚴格，機械產品的質量將直接影響到生產廠家的市場份額。機械產品的質量與制造工藝的可靠性密切相關，因此研究機械制造工藝的可靠性具有重要意義。

1 機械制造工藝可靠性的含義

機械制造是以原材料和半成品為操作對象，并且以各種技術和設備為手段，對其進行處理或加工后將其轉化為產品的過程。在國標中可靠性是指“在規定的條件下和規定的時間內，完成規定功能的能力”。根據國標定義可知，可靠性可以分為“使用”和“固有”兩方面。固有可靠性是指產品在使用之前已經具有的可靠性。本文主要研究的是機械產品的固有可靠性，而產品設計、生產管理和機械制造等過程都會影響到機械制造工藝的可靠性。

2 機械制造工藝可靠性的研究方法

2.1 定量研究方法

機械制造工藝的可靠性與產品的孔位特征、可靠性指標和機械制造過程等諸因素有關。對于機械制造工藝的可靠性分析也是對產品整個設計、生產、管理維護過程的分析。影響機械制造工藝可靠性的這些因素相互關聯并且表現出模糊的特點，因此模糊理論非常適合用于分析機械制造工藝的可靠性。與傳統的可靠性分析方法比較，如果能夠正確地理解相關模糊信息，使用模糊分析得到的分析結果將更準確。為了更好地理解相關模糊信息，下面對機械制造工藝的可靠性指標進行介紹。

2.1.1 工藝故障發生率

在機械制造過程中工藝故障發生的概率稱為工藝故障發生率，它是機械制造工藝可靠性的重要研究指標。一般而言，工藝故障發生率包括故障瞬時發生率和故障發生強度2個指標。工藝故障發生強度代表的是機械產品在單位時間內發生故障的難易強度。工藝故障發生強度h（t）的計算公式為：

式中，ΔN（t）為在 Δt時間內發生故障的次數，N（t）為在［0，t］時間內發生故障的次數。

工藝故障發生強度無法反映設備制造過程中故障率的局部變化，它僅能代表故障的平均統計數值。工藝故障瞬時發生率能夠代表在制造過程中局部故障率的變化。工藝故障瞬時發生率λ（t）是指單位時間內制造過程中工藝故障的發生概率，如下式所示：

經過多年的研究和實踐發現，故障發生強度和瞬時故障發生率適用于不同的場合。工藝故障發生強度適合用于評價一段時間內在設備生產過程中故障發生的概率，而工藝故障瞬時發生率一般適用于制作工藝復雜、制作步驟多、即時性要求高特別是考慮維修對故障影響的場合。

2.1.2 工藝的可靠度

工藝的可靠度是指機械制造過程中保障產品的可靠性符合技術要求并能夠按進度完成加工任務的程度。工藝的可靠度可用R（t）＝P（T＞t）來表示，其中T表示產品生產滿足技術規范要求的持續時間。在機械制造過程中工藝可靠度的計算方法和計算模型有很多種，現階段比較常用的模型是順序關聯模型。順序關聯模型主要研究的是與產品加工質量相關的工藝單元的直接關系。當某個機械產品需要m個工序才能夠完成，如前面的工序出現誤差，則只能通過后面的工藝過程進行修正。所以，在加工過程中如果前面工序出現誤差，為保證產品質量，需在后面的工藝過程中進行調整，最后的那道工序決定了產品是否符合相關要求。這種根據先后順序分析工藝可靠度關系的模型稱為順序關聯模型。以2個工藝單元為例，這2個工藝單元組成的制造過程的工藝可靠度用Pk（t）表示，計算公式如下：

k代表第k個工序，如果第1個工序的誤差能夠被第2個工序修正，則這2個工序組成的制造過程的工藝可靠度僅與第2個工序的偏差有關。

2.1.3 工藝穩定性

大多數情況下，通過工序能力對工藝穩定性進行評價。工序能力一般需要使用產品工序質量特征值的分布特征函數進行衡量。根據相關的概率統計知識，假設工序質量特征值用X表示，相應的數學期望值用μ表示，σ用來表示標準誤差。在數量足夠大的情況下，工序質量特征值X服從正態分布。同時，經過相關的分析可知，標準誤差越小，則工序能力越強。

工藝穩定性也會使用工序能力指數Cp進行評價，Cp的值越大系統的工序能力越強，工藝穩定性也就越好，越能夠更好地滿足相關設計標準的要求。一般而言，機械產品往往需經過多道工序加工而成，所以為了更加準確地評價整個制造過程的工藝穩定性，要綜合各個工序的工序能力指數，得出一個綜合工序能力指數。

2.2 定性研究方法

機械制造工藝的可靠性與很多因素有關，其中很多因素無法通過定量的方法進行描述。所以定性分析在（下轉第116頁）機械制造工藝的可靠性分析中占有重要的地位，具有不可替代的作用。常用的定性分析方法有故障樹分析方法和故障模式影響分析方法等。

3 提高機械制造工藝可靠性的措施

3.1 降低機械制造故障發生率

在機械制造過程中不可避免地會出現各種各樣的故障，但如能將故障發生率控制在一定的范圍內，則產品的質量就能夠得到可靠的保證。為了降低機械故障發生率，首先要保證相關設備的正常運行，設備維修人員要定期進行設備的檢修和調試，對于出現的問題要及時處理?，F階段，很多大型企業采用了設備狀態維修方法，根據設備運行的狀態制定相關的維修策略，將故障消滅在萌芽階段。

3.2 提高機械制造工藝的穩定性

提高制造工藝的穩定性是指，單位時間內將機械制造的工序偏差控制在合理的范圍內，從而保證將機械產品質量控制在規定的范圍內。提高機械制造工藝穩定性的措施有很多種，例如，在生產過程中要及時對設備的加工精度進行修正，某一工序加工偏差超過規定值要及時進行修正。另外，還要及時更新生產設備，采用先進的生產工藝和最新技術，從而達到提高機械制造工藝穩定性的目的。

3.3 提高技術水平和管理水平

在機械產品生產過程中，技術水平高低直接影響著機械制造工藝的可靠性。相關的機械制造廠家應該根據市場需求及時更新生產設備，提高技術水平，同時也要激發員工的創造性，對現有的技術工藝進行改進，以提高機械制造工藝的可靠性。

除此之外，要提高機械制造管理水平，針對整個制造流程制定詳細嚴謹的操作規范，對原料及半成品要嚴格管理，同時定期保養維護相關生產設備。

4 結語

隨著科技的進步和機械制造水平的提高，人們對機械制造工藝可靠性的要求也更加嚴格，從某種意義上來說，機械制造工藝的可靠性決定了生產廠家的市場份額。為此，要認真研究分析機械制造工藝的可靠性，通過各種措施加以提高，從而提高產品質量。

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